KR101737149B1 - 낮은 ｅｍｉ 회로를 위한 전자 부품, 전자 부품 형성 방법, 어셈블리, 하프 브리지 및 브리지 회로 - Google Patents

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Abstract

전자 부품은 패키지로 둘러싸인 고전압 스위칭 트랜지스터를 포함한다. 고전압 스위칭 트랜지스터는 모두가 고전압 스위칭 트랜지스터의 제1 면에 위치하는 소스 전극, 게이트 전극, 및 드레인 전극을 구비한다. 소스 전극은 패키지의 전도성 구조 부분에 전기적으로 접속된다. 앞서 언급된 트랜지스터와 다른 트랜지스터를 함께 사용하는 어셈블리가 형성될 수 있는데, 이 경우 1개 트랜지스터의 소스는 트랜지스터를 포함하는 패키지의 전도성 구조 부분에 전기적으로 접속될 수 있고, 제2 트랜지스터의 드레인은 제2 트랜지스터를 수용하는 패키지의 제2 전도성 구조 부분에 전기적으로 접속된다. 다른 방법으로는, 제2 트랜지스터의 소스가 자신의 전도성 구조 부분과 전기적으로 절연되고, 제2 트랜지스터의 드레인이 자신의 전도성 구조 부분과 전기적으로 절연된다.

Description

낮은 ＥＭＩ 회로를 위한 전자 부품, 전자 부품 형성 방법, 어셈블리, 하프 브리지 및 브리지 회로{ELECTRONIC COMPONENT, METHOD OF FORMING AN ELECTRONIC COMPONENT, ASSEMBLY, HALF BRIDGE, AND BRIDGE CIRCUIT FOR LOW EMI CIRCUITS}
다양한 회로 애플리케이션을 위한 반도체 장치의 패키징 구성이 설명된다.
현재, 대부분의 고전압 스위칭 회로는, Si MOSFET 또는 IGBT와 같은, 실리콘-기반 트랜지스터를 사용해 설계된다. Si 전력 MOSFET의 개략도가 도 1에 표시된다. 명시된 바와 같이, 소스 및 게이트 전극(10 및 11)은, 각각, 반도체 바디(13)의 한쪽에 위치하고, 드레인 전극(12)은 반대쪽에 위치한다.
도 1의 트랜지스터를 개별 회로에 삽입하기 전에, 트랜지스터는 패키지로 둘러싸인다. 종래의 트랜지스터 패키지의 개략적인 실례가 도 2 및 도 3에 표시된다. 도 2를 참조하면, 패키지는, 케이스(24) 및 패키지 베이스(23)와 같은, 구조 부분(structural portions) 뿐만 아니라, 리드(20-22)와 같은, 비-구조 부분도 포함한다. 케이스(24)는 절연 재료로 형성되고, 패키지 베이스(23)는 전도 재료로 형성되며, 게이트 리드(21)는 전도 재료로 형성되어 트랜지스터의 게이트 전극(11)에 전기적으로 접속되고, 드레인 리드(22)는 전도 재료로 형성되어 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속되며, 소스 리드(20)는 전도 재료로 형성되어 트랜지스터의 소스 전극(10)에 전기적으로 접속된다. 표시된 바와 같이, 트랜지스터는 드레인 전극(12)이 패키지 베이스(23)와 전기적으로 그리고 열적으로 접촉하는 상태로 패키지 베이스(23)에 직접적으로 탑재된다. 드레인 전극(12) 및 패키지 베이스(23)는, 모든 바이어스 조건하에서 그들의 전위가 거의 동일하도록 그리고 동작하는 동안 발생되는 열이 패키지 베이스쪽으로 쉽게 소멸시킬 수 있도록 접속된다. 드레인 리드(22) 및 드레인 전극(12)은, 둘 모두가 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속되므로 그것에 의해 전기적으로 접속된다. 메탈 본드 와이어(31)가 게이트 전극(11)과 게이트 리드(21) 사이의 전기 접속을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 소스 리드(20)는 본드 와이어(30)를 통해 소스 전극(10)에 전기적으로 접속될 수 있다.
도 3의 패키지는, 패키지 케이스(26)가 전도 재료로 형성되므로, 패키지 베이스(23) 및 케이스(26)가 동일 전위라는 것(즉, 패키지 베이스(23) 및 케이스(26)가 전기적으로 접속된다는 것)을 제외하면, 도 2의 패키지와 유사하다. 이 패키지의 경우, 소스 및 게이트 리드(20 및 21)는, 각각, 패키지 케이스(26)와 전기적으로 절연되는 한편, 드레인 리드(22)는 케이스에 전기적으로 접속된다. 드레인 전극(12)은 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속되고, 게이트 리드(21)는 트랜지스터의 게이트 전극(11)에 전기적으로 접속되며, 소스 리드(20)는 트랜지스터의 소스 전극(10)에 전기적으로 접속된다.
도 4에 표시된 바와 같이, 도 2의 패키징된 트랜지스터가 회로 어셈블리 또는 회로 보드에 사용될 때, 그것은 통상적으로 패키지 베이스(23)와 히트 싱크(27) 사이에서 절연 스페이서(28)와 함께 히트 싱크(27)에 탑재되어 트랜지스터 어셈블리(25)를 형성한다. 절연 스페이서(28)는 트랜지스터에 의해 발생된 열이 절연 스페이서(28)를 통해 히트 싱크쪽으로 전달될 수 있도록 얇게 만들어진다. 그러나, 절연 스페이서(28)의 두께 감소는 패키지 베이스(23)와 히트 싱크(27) 사이의 정전 용량을 증가시키기 때문에, 절연 스페이서(28)는 적어도 최소 두께를 가진다. 많은 경우, 히트 싱크(27)는 회로 접지에 접속되므로, 드레인과 히트 싱크 사이의 정전 용량은 드레인과 접지 사이의 정전 용량으로 바뀐다. 히트 싱크가 회로 접지에 접속되지 않을 경우, 히트 싱크와 회로 접지 사이에는 통상적으로 큰 정전 용량이 존재하는데, 트랜지스터의 표면적보다 히트 싱크의 표면적이 통상적으로 훨씬 크기 때문이다. 이는 다시 드레인과 회로 접지 사이의 큰 총 정전 용량을 초래한다.
도 5는, 도 4의 트랜지스터 어셈블리(25)가 회로 어셈블리 또는 회로 보드에 탑재되고 그것의 소스가 접지(33)에 접속된 후의 회로도를 나타낸다. 커패시터(32)는 패키지 베이스(23)와 회로 접지 사이의 정전 용량, 즉, 드레인 전극(12)과 회로 접지 사이의 정전 용량을 표현한다. 트랜지스터 어셈블리(25)의 동작 동안, 커패시터(32)의 충전과 방전은 심각한 스위칭 손실을 발생시킬 뿐만 아니라, EMI(electromagnetic interference)로도 공지된, 전자기파의 방출을 초래함으로써, 회로의 성능을 저하시킨다. 커패시터(32)로 인해, 공통-모드 AC 전류가 소망되는 신호 경로를 벗어난 경로를 통해 접지쪽으로 흐를 수 있다. 커패시터(32)의 정전 용량이 클수록, 스위칭 손실 및 공통-모드 EMI 방출의 강도가 커지고, 이는 전기 성능의 저하를 초래한다. 따라서, 두꺼운 절연 스페이서(28)를 요구할 수 있는 개선된 전기 성능과, 얇은 절연 스페이서를 요구할 수 있는, 동작하는 동안 트랜지스터에 의해 발생되는 열의 소멸 사이에는 상반관계(trade-off)가 존재한다. 장치가 고전압, 고전력 스위칭 회로와 같은 회로에 사용되는 경우, 스위칭 손실과 EMI 모두가 적절히 완화될 수 있는 동시에 열이 적절히 소멸될 수 있는 장치 및 패키지 구성이 바람직하다.
일 태양에서, 전자 부품은 패키지로 둘러싸인 고전압 스위칭 트랜지스터를 포함한다. 고전압 스위칭 트랜지스터는 모두가 고전압 스위칭 트랜지스터의 제1 면에 위치하는 소스 전극, 게이트 전극, 및 드레인 전극을 구비한다. 소스 전극은 패키지의 전도성 구조 부분에 전기적으로 접속된다.
일 태양에서는, 어셈블리가 설명된다. 어셈블리는 제1 전도성 구조 부분을 구비하는 제1 패키지로 둘러싸인 제1 트랜지스터 및 제2 전도성 구조 부분을 포함하는 제2 패키지로 둘러싸인 제2 트랜지스터를 포함한다. 제1 트랜지스터의 소스는 제1 전도성 구조 부분에 전기적으로 접속되고 제2 트랜지스터의 드레인은 제2 전도성 구조 부분에 전기적으로 접속된다.
다른 태양에서, 어셈블리가 설명된다. 어셈블리는, 제1 전도성 구조 부분을 구비하는 제1 패키지로 둘러싸인, 제1 소스를 구비하는, 제1 트랜지스터 및, 제2 전도성 구조 부분을 구비하는 제2 패키지로 둘러싸인, 제2 소스 및 제2 드레인을 구비하는, 제2 트랜지스터를 포함한다. 제1 소스는 제1 전도성 구조 부분에 전기적으로 접속되고, 제2 소스는 제2 전도성 구조 부분과 전기적으로 절연되며, 제2 드레인은 제2 전도성 구조 부분과 전기적으로 절연된다.
또 다른 태양으로, 전자 부품이 설명된다. 부품은 제1 소스 및 제1 드레인을 구비하는 제1 트랜지스터, 제2 소스 및 제2 드레인을 구비하는 제2 트랜지스터, 및 전도성 구조 부분을 구비하는 단일 패키지를 포함하는데, 패키지는 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터 모두를 둘러싼다. 제1 소스는 패키지의 전도성 구조 부분에 전기적으로 접속되고, 제1 드레인은 제2 소스에 전기적으로 접속되며, 제1 트랜지스터는 패키지의 전도성 구조 부분에 직접적으로 탑재된다.
다양한 장치의 구현은 다음 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 고전압 스위칭 트랜지스터는 측면 장치(lateral device)일 수 있다. 고전압 스위칭 트랜지스터는 Ⅲ-N 트랜지스터일 수 있다. 고전압 스위칭 트랜지스터는 절연 또는 반-절연(semi-insulating) 기판을 구비할 수 있다. 고전압 스위칭 트랜지스터는 약 300V 이상의 바이어스에서 동작하도록 구성될 수 있다. 고전압 스위칭 트랜지스터는 인핸스먼트 방식(enhancement mode) 트랜지스터일 수 있다. 패키지의 전도성 구조 부분은 패키지 베이스를 구비할 수 있다. 패키지의 전도성 구조 부분은 히트 싱크에 전기적으로 접속될 수 있다. 패키지의 전도성 구조 부분은 회로 접지 또는 DC 접지에 전기적으로 접속될 수 있다. 고전압 스위칭 트랜지스터는 절연 또는 반-절연 부분을 구비하는 Ⅲ-N 트랜지스터일 수 있다. 절연 또는 반-절연 부분은 절연 또는 반-절연 기판일 수 있다. 고전압 스위칭 트랜지스터는 절연 또는 반-절연 부분이 패키지의 전도성 구조 부분에 인접하거나 패키지의 전도성 구조 부분과 접촉하는 상태로 패키지의 전도성 구조 부분에 직접적으로 탑재될 수 있다. 전자 부품의 총 출력 전력에 대한 전자 부품의 동작 동안에 발생되는 EMI 전력의 제1 비율은 제2 전자 부품의 총 출력 전력에 대한 제2 전자 부품의 동작 동안에 발생되는 EMI 전력의 제2 비율 미만일 수 있는데, 제2 전자 부품은 제2 전자 부품의 패키지의 전도성 구조 부분에 전기적으로 접속되는 드레인 전극의 고전압 스위칭 트랜지스터를 구비하고, 제2 전자 부품의 패키지의 전도성 구조 부분은 절연 스페이서에 의해 회로 접지 또는 DC 접지와 분리된다. 전자 부품의 총 출력 전력에 대한 전자 부품의 동작 동안에 발생되는 스위칭 전력 손실의 제1 비율은 제2 전자 부품의 총 출력 전력에 대한 제2 전자 부품의 동작 동안에 발생되는 스위칭 전력 손실의 제2 비율에 비해 감소될 수 있는데, 제2 전자 부품은 제2 전자 부품의 패키지의 전도성 구조 부분에 전기적으로 접속되는 드레인 전극의 고전압 스위칭 트랜지스터를 구비하고, 제2 전자 부품의 패키지의 전도성 구조 부분은 절연 스페이서에 의해 회로 접지 또는 DC 접지와 분리된다. 패키지는 게이트 리드, 소스 리드, 및 드레인 리드를 더 구비할 수 있는데, 드레인 리드는 게이트 리드와 소스 리드 사이에 위치한다. 패키지는 게이트 리드, 소스 리드, 및 드레인 리드를 더 구비할 수 있는데, 소스 리드는 게이트 리드와 드레인 리드 사이에 위치한다.
제1 트랜지스터 또는 제2 트랜지스터는 고전압 스위칭 트랜지스터일 수 있다. 제1 전도성 구조 부분은 히트 싱크에 직접적으로 탑재될 수 있고 히트 싱크에 전기적으로 접속될 수 있다. 제1 전도성 구조 부분은 회로 접지 또는 DC 접지에 전기적으로 접속될 수 있다. 제2 전도성 구조 부분은 DC 고전압 공급 장치에 전기적으로 접속될 수 있다. 제2 전도성 구조 부분은 절연 스페이서에 의해 회로 접지 또는 DC 접지와 분리될 수 있다. 제2 전도성 구조 부분과 회로 접지 또는 DC 접지 사이의 정전 용량은 제2 전도성 구조 부분이 AC 접지되게 할 수 있다. 제1 트랜지스터의 드레인은 제2 트랜지스터의 소스에 전기적으로 접속될 수 있다. 제1 트랜지스터는 로우-사이드 스위치(low-side switch)일 수 있고, 제2 트랜지스터는 하이-사이드 스위치(high-side switch)일 수 있다. 여기에서 설명되는 장치로부터 하프 브리지(half bridge)가 형성될 수 있다. 여기에서 설명되는 장치로부터 브리지 회로가 형성될 수 있다. 제1 트랜지스터 또는 제2 트랜지스터는 Ⅲ-N 트랜지스터일 수 있다. 제1 트랜지스터 또는 제2 트랜지스터는 측면 장치일 수 있다.
제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터가 공통 기판을 공유할 수 있다. 기판은 절연 또는 반-절연 기판일 수 있다. 제1 드레인 및 제2 소스가 단일 전극으로 형성될 수 있다. 장치 또는 부품이 커패시터도 포함할 수 있는데, 패키지가 커패시터를 둘러싼다. 제2 드레인은 커패시터의 제1 단자에 전기적으로 접속될 수 있고, 커패시터의 제2 단자는 패키지의 전도성 구조 부분에 전기적으로 접속될 수 있다. 패키지는 제1 소스 리드, 제1 게이트 리드, 제1 드레인 리드, 제2 게이트 리드, 및 제2 드레인 리드를 구비할 수 있다. 제1 트랜지스터는 제1 게이트를 더 구비할 수 있고, 제2 트랜지스터는 제2 게이트를 더 구비할 수 있으며, 패키지의 전도성 구조 부분은 제1 소스 리드에 전기적으로 접속될 수 있고, 제1 게이트는 제1 게이트 리드에 전기적으로 접속될 수 있으며, 제2 게이트는 제2 게이트 리드에 전기적으로 접속될 수 있고, 제2 드레인은 제2 드레인 리드에 전기적으로 접속될 수 있으며, 제1 드레인 및 제2 소스 모두는 제1 드레인 리드에 전기적으로 접속될 수 있다.
일부 구현에서는, 여기에서 설명되는 장치가 다음 이점 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 패키징된 측면 고전압 트랜지스터는, 패키지 구성이 원인일 수 있는, 트랜지스터의 드레인과 회로 또는 DC 접지 사이의 정전 용량을 감소시키거나 없앨 수 있다. 트랜지스터의 드레인과 회로 또는 DC 접지 사이의 정전 용량은 소망되는 신호 경로를 벗어나 접지쪽으로 전류가 흐르게 할 수 있는데, 이것이 장치의 동작 동안에 EMI 또는 스위칭 손실을 증가시킬 수 있다. 증가된 EMI 또는 스위칭 손실은 장치가 포함되는 장치 또는 회로의 성능을 저하시킬 수 있다. 따라서, 트랜지스터의 드레인과 회로 또는 DC 접지 사이의 정전 용량을 감소시키거나 없애는 것이 좀더 효율적으로 동작하는 장치 또는 회로를 초래할 수 있다. 또한, 여기에서 설명되는 트랜지스터 중 일부에 의해 열 소멸이 개선된다. 열 소멸은 장치의 수명과 성능을 개선시킬 수 있다. 또한, 열 소멸은 장치가 좀더 광범위한 애플리케이션에 사용될 수 있게 한다.
도 1은 종래 기술의 실리콘-기반 반도체 트랜지스터의 개략도이다.
도 2 내지 도 4는 종래 기술의 패키징된 반도체 트랜지스터의 투시 단면도이다.
도 5는 도 4의 패키징된 반도체 트랜지스터의 회로도이다.
도 6은 패키징된 반도체 트랜지스터의 투시 단면도이다.
도 7은 하프 브리지의 회로도이다.
도 8은 하프 브리지의 부품의 투시도이다.
도 9는 도 8의 하프 브리지의 2개 스위치 각각의 측단면도이다.
도 10 및 도 11은 하프 브리지의 회로도이다.
도 12는 하프 브리지의 2개 스위치 각각의 측단면도이다.
도 13은 도 11의 2개 스위치로 형성된 하프 브리지의 회로도이다.
도 14는 하프 브리지의 양 트랜지스터 모두를 둘러쌀 수 있는 단일 패키지의 투시도이다.
도 15 및 도 16은 하프 브리지의 전자 장치의 측면도이다.
다양한 도면의 유사한 참조 부호는 유사한 요소를 지시한다.
도 6은 패키지로 둘러싸인 고전압 스위칭 트랜지스터를 포함하는 전자 부품의 개략적인 예시이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 고전압 스위칭 트랜지스터는 고전압 스위칭 애플리케이션을 위해 최적화된 트랜지스터이다. 다시 말해, 트랜지스터가 꺼져 있을 때, 트랜지스터는, 약 300V 이상, 약 600V 이상, 또는 약 1200V 이상과 같은, 고전압을 차단할 수 있고, 트랜지스터가 켜져 있을 때, 트랜지스터는 그것이 사용되는 애플리케이션을 위해 충분히 낮은 온-저항(RON)을 갖는데, 다시 말해, 트랜지스터는 상당한 전류가 장치를 통과할 때 충분히 낮은 전도 손실을 경험한다. 고전압 스위칭 트랜지스터는 절연 또는 반-절연 부분(44), 반도체 바디(43), 소스 전극(40), 게이트 전극(41), 및 드레인 전극(42)을 포함한다. 일부 구현에서는, 절연 또는 반-절연 부분(44)이 절연 또는 반-절연 기판 또는 캐리어 웨이퍼(carrier wafer)인 한편, 다른 구현에서는, 절연 또는 반-절연 부분이 반도체 바디의 절연 또는 반-절연 부분이다. 또 다른 구현에서, 절연 또는 반-절연 부분(44)은, 웨이퍼 레벨 심(wafer level shim)과 같은, 심이다.
여기에서 사용되는 바와 같이, "기판"은 그 상단에, 기판과 접촉하거나 기판에 인접한 반도체 재료 부분의 결정 구조가 적어도 부분적으로 기판의 결정 구조와 일치하거나 적어도 부분적으로 기판의 결정 구조에 의해 판정되도록, 반도체 장치의 반도체 재료층이 에피택셜 방식으로(epitaxially) 성장되는 재료층이다. 일부 구현에서는, 기판이 반도체 장치를 통한 전류 전도에 전혀 기여하지 않는다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "심"은 그 상단에 반도체 장치 또는 부품이 탑재되어 심과 접촉하는 장치 또는 부품 부분이 심 아래의 층 또는 구조와 전기적으로 접촉하는 것을 방지하는 절연 재료이다. 예를 들어, 패키징된 반도체 트랜지스터는 반도체 패키지와 접지면 사이에 심이 위치하는 상태로 접지면 상에 탑재될 수 있고, 그에 따라 심은 반도체 패키지가 접지면과 전기적으로 접촉하는 것을 방지한다. 반도체층이 형성된 후의 장치 또는 부품에 심이 부착된다는 점에서 기판과 심은 다르다. 일부 구현에서, 심은 반도체 장치와 장치를 둘러싸는 패키지 사이에 위치한다. 예를 들어, 도 6에서, 절연 또는 반-절연 부분(44)이 심일 경우, 그것은 반도체 바디(43)와 패키지 베이스(23) 사이에 위치한다. 일부 구현에서는, 웨이퍼가 절단되어 개별 장치 각각이 서로 분리되기 전에, 복수개 장치를 포함하는 반도체 웨이퍼에 심이 부착된다. "웨이퍼-레벨 심"으로 공지된, 심의 이 유형은 전도 기판 상에 형성되는 장치 또는 부품의 제작을 단순화할 수 있다는 점에서 유용할 수 있다. 제작 프로세스의 단순화는, 웨이퍼를 먼저 개별 장치로 절단한 다음 각각의 개별 장치에 심을 접속하는 것이 아니라, 큰 웨이퍼-레벨 심이 절단 이전의 웨이퍼에 접속될 수 있기 때문에 발생한다.
패키지는, 케이스(24) 및 패키지 베이스(23)와 같은, 구조 부분 뿐만 아니라, 리드(20-22)와 같은, 비-구조 부분도 포함한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 패키지의 "구조 부분"은 패키지의 기본 형태 또는 틀을 형성하고 패키지의 구조적 견고성을 제공하는 부분이다. 많은 경우, 패키징된 트랜지스터가 개별 회로에 사용될 때, 패키지의 구조 부분이 회로 또는 회로 보드에 직접적으로 탑재된다. 도 6의 트랜지스터 패키지에서, 패키지 베이스(23)는 전기 전도 재료로 형성되는데, 다시 말해, 패키지 베이스(23)는 패키지의 전기 전도성 구조 부분이다. 케이스(24)는 절연 재료로 형성되고, 게이트 및 드레인 리드(21 및 22)는, 각각, 전도 재료로 형성되며, 소스 리드(20)는 전도 재료로 형성되어 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속된다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 접촉 또는 다른 항목 각각에서의 전위가 어떤 바이어스 조건 하에서도 항상 동일할 것이 의도되는 것, 즉, 거의 동일한 것을 보장하도록 충분히 전도성인 재료로써 접속되면, 2 이상의 접촉 또는 다른 항목이 "전기적으로 접속된다"고 한다. 일부 구현에서, 패키지 베이스(23) 및 케이스(24)는, 도 3의 패키지 케이스(26)와 유사하게, (표시되지 않은) 밀폐된 트랜지스터를 완전히 둘러싸는, 전도성 케이스, 즉, 전기 전도성 구조 부분으로 교체된다.
절연 또는 반-절연 부분(44)은 패키지 베이스(23)에 직접적으로 탑재된다. 일부 구현에서는, 전도 또는 반전도 기판과 같은, 추가적인 전도 또는 반전도층이 절연 또는 반-절연 부분(44)과 (표시되지 않은) 패키지 베이스(23) 사이에 포함된다. 추가적인 전도 또는 반전도층이 포함될 때, 절연 또는 반-절연 부분(44)은, 그 상단에 반도체 바디(43)에 포함되는 활성 반도체층(active semiconductor layers)이 형성되는 반-절연 반도체 버퍼층과 같은, 반-절연 반도체층일 수 있다. 일부 구현에서는, 반도체층을 도핑하여, 일부 절연 재료만큼의 절연은 아니지만, 층을 전기적으로 절연시키는 것에 의해 반-절연층이 형성된다. 추가적인 전도 또는 반도체층은 고전압 스위칭 트랜지스터의 일부일 수 있거나 별도 층일 수 있다. 패키지 베이스(23)는, 패키지 베이스(23)와 히트 싱크(27)가 전기적으로 그리고 열적으로 접촉하도록, 다시 말해, 그들이 전기적으로 접속되고 트랜지스터에 의해 발생되는 열이 히트 싱크(27)를 통해 소멸될 수 있도록 히트 싱크(27)에 직접적으로 탑재될 수 있다. 히트 싱크(27) 또한 회로 접지일 수 있거나, 히트 싱크(27)가 회로 접지에 전기적으로 접속될 수 있는데, 이 경우 패키지 베이스(23)가 회로 접지에 전기적으로 접속된다.
소스, 게이트, 및 드레인 전극(40-42) 모두는 트랜지스터의 최상단(uppermost side)에 배치된다. 다시 말해, 이들은 패키지 베이스(23)에 탑재되는 트랜지스터 부분으로부터 가장 멀리 떨어진 반도체 바디(43)쪽에 배치된다. 소스, 드레인, 및 게이트 전극을 반도체 바디의 같은 쪽에 배치하는 것은 측면 장치(즉, 측면 고전압 스위칭 트랜지스터)를 이용하는 것에 의해 실현될 수 있다. 본드 와이어일 수 있고 전기 전도 재료로 형성될 수 있는 커넥터(31)가 한쪽 끝은 게이트 전극(41)에 접속되고 다른 쪽 끝은 게이트 리드(21)에 접속되고, 그 결과 게이트 전극(41)이 게이트 리드(21)에 전기적으로 접속된다. 마찬가지로, 드레인 리드(22)는, 본드 와이어일 수 있고 이 또한 전기 전도 재료로 형성될 수 있는 커넥터(62)를 통해 드레인 전극(42)에 전기적으로 접속된다. 소스 전극(40)은 이 또한 본드 와이어일 수 있는 전기 전도성 커넥터(60)를 통해 케이스(23)에 전기적으로 접속된다. 소스 전극(40) 및 소스 리드(20) 모두는 히트 싱크(27)에 전기적으로 접속되는 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속되고, 히트 싱크(27)는 회로 접지일 수 있거나 회로 접지에 전기적으로 접속될 수 있고, 회로 접지는 AC 또는 DC 접지일 수 있기 때문에, 소스 전극(40) 및 소스 리드(20) 모두는 AC 또는 DC 접지될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 노드, 장치, 층, 또는 부품이, 그것이 동작하는 동안 항상 고정된 DC 전위로 고정되면, "AC 접지된다"고 한다. AC 및 DC 접지를 총칭해서 "회로 접지"라고 한다.
커넥터(31, 60, 및 62)는 모두 전기적으로 서로 절연된다. 도 6에서, 소스 리드(20)는 게이트 리드(21)와 드레인 리드(22) 사이에 배치되는 것으로 표시되는데, 이는 드레인 리드가 게이트 리드와 소스 리드 사이에 배치되는 패키지의 트랜지스터에 비해 입력 전류와 출력 전류 사이의 간섭을 감소시킬 수 있다는 점에서 유리할 수 있다. 그러나, 일부 경우에서는, 도 2 내지 도 4에서 예시되는 바와 같이, 드레인 리드(22)를 게이트 리드(21)와 소스 리드(20) 사이에 배치하는 것이 유리할 수 있는데, 이 구성은 패키징된 트랜지스터와 함께 사용될 수 있는 기존의 다른 부분 및 부품과 더 많은 호환이 가능하기 때문이다.
고전압 스위칭 트랜지스터는 앞서 설명된 바와 같은 고전압 스위칭 트랜지스터의 기능을 수행할 수 있는 임의의 트랜지스터일 수 있다. 일부 구현에서는, 고전압 스위칭 트랜지스터가 인핸스먼트 방식 장치, 즉, 노멀리 오프(normally off) 장치이므로, 임계 전압이, 약 1.5V-2V 이상과 같이, 0V보다 크다. 다른 구현에서는, 고전압 스위칭 트랜지스터가 공핍 모드(depletion mode) 장치, 즉, 노멀리 온(normally on) 장치이므로, 임계 전압이 0V 미만이다. 고전압 스위칭 트랜지스터는 측면 장치일 수 있는데, 소스, 드레인, 및 게이트 전극 모두가 장치의 동일한 면에 위치하는 측면 트랜지스터가 제작이 용이할 수 있기 때문이다. 고전압 스위칭 트랜지스터는, Ⅲ-N HEMT(high electron mobility transistor) 또는 HFET(heterojunction field effect transistor)와 같은, Ⅲ-질화물 또는 Ⅲ-N 장치 또는 트랜지스터일 수 있다. 다시 말해, 반도체 바디(43)는 Ⅲ-N 재료의 적어도 2개 층을 포함할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, Ⅲ-질화물 또는 Ⅲ-N 재료, 층, 장치 등의 용어는 AlxInyGazN(여기에서, x+y+z는 약 1)의 화학식(stoichiometric formula)에 따른 화합물 반도체 재료로 이루어진 재료 또는 장치를 의미한다. 2009년 3월 19일에 공개된 미국 공개번호 2009-0072272, 2009년 3월 19일에 공개된 미국 공개번호 2009-0072240, 2009년 6월 11일에 공개된 미국 공개번호 2009-0146185, 2008년 4월 23일에 출원된 미국 출원번호 12/108,449, 2008년 12월 10일에 출원된 미국 출원번호 12/332,284, 2009년 2월 9일에 출원된 미국 출원번호 12/368,248, 및 2009년 3월 19일에 공개된 미국 공개번호 2009-0072269에서 고전압 스위칭 트랜지스터를 위한 요구 사항을 충족시키도록 설계될 수 있는 Ⅲ-N 장치 및 장치 구조의 실례를 찾아볼 수 있는데, 이들 모두는 참고 문헌으로써 여기에 통합되어 있다.
도 6의 전자 부품의 경우, 히트 싱크(27)가, DC 접지와 같은, 회로 접지이거나 회로 접지에 전기적으로 접속되는 경우, 드레인 전극(42)과 회로 접지 사이의 정전 용량은 상당하지 않은데, 다시 말해, 정전 용량은 부품 또는 부품을 포함하는 회로의 성능에 실질적으로 영향을 미치지 않거나 성능을 실질적으로 저하시키지 않을 정도로 충분히 작다. 따라서, 동작 동안에 발생되는 스위칭 손실 및 EMI 또는 공통-모드 EMI가 도 2 내지 도 4의 부품에 대한 것에 비해 도 6의 부품에 대해서는 감소될 수 있다.
도 7은 하프 브리지의 회로도인데, 하나 이상의 하프 브리지가 조합되어 브리지 회로를 형성할 수 있다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 하프 브리지는 2개 스위치(65 및 66)를 포함하는데, 2개 스위치 모두는 통상적으로, 표시된 바와 같이 접속되는 고전압 스위칭 트랜지스터로 형성된다. 스위치(65)의 소스는 회로 접지 또는 DC 접지(33)에 전기적으로 접속되고, 스위치(66)의 드레인은, AC 접지인, DC 고전압 공급 장치(38)에 전기적으로 접속되며, 스위치(66)의 소스는 스위치(65)의 드레인에 전기적으로 접속된다. 소스가 전기적으로 접지에 접속되는 스위치(65)를 통상적으로 "로우-사이드 스위치"라고 하고, 드레인이 전기적으로 고전압 공급 장치에 접속되는 스위치(66)를 통상적으로 "하이-사이드 스위치"라고 한다. DC 고전압 공급 장치(38)가 고정되는 전압은 특정 회로 애플리케이션에 의존하지만, 통상적으로 약 300V 이상, 약 600V 이상, 또는 약 1200V 이상일 수 있다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 하프 브리지는 통상적으로, 각기, 스위치(65 및 66)에 역평행하게(anti-parallel) 접속되는 다이오드(75 및 76)도 포함한다. 그러나, 이들 다이오드는, 여기에 참고 문헌으로써 포함되어 있는, 2009년 2월 9일에 출원된, 미국 출원번호 12/368,200에서 더 설명되는 바와 같이, 특정 유형의 트랜지스터가 스위치(65 및 66)에 사용되는 경우, 없애는 것, 즉, 포함되지 않는 것이 가능할 수 있다.
도 8 및 도 9는 도 7의 하프 브리지의 2개 스위치 각각에 대한 구성을 예시한다. 스위치는 하프 브리지에 대해, 특히 로우-사이드 스위치(65)가 도 2 내지 도 4에 표시된 패키징된 장치 중 하나로 형성되는 하프 브리지에 비해, 감소된 또는 최소 EMI를 초래할 수 있는 구성으로 각각 패키징된다. 도 8은 하프 브리지의 투시도를 나타내는 한편, 도 9는 2개 스위치 각각의 투시 단면도를 나타낸다. 명료화를 위해, 도 8 및 도 9의 어셈블리에 대한 특징 중 일부가 도면에는 표시되지 않지만; 다음에서는 이들 특징이 설명된다. 도 8 및 도 9의 어셈블리에서, 로우-사이드 스위치(65)를 위한 패키지 구성은 도 6의 패키징된 트랜지스터의 그것과 유사하거나 동일하다. 로우-사이드 스위치(65)는 패키지로 둘러싸인 트랜지스터를 포함한다. 트랜지스터는 절연 또는 반-절연 부분(44)을 포함할 수 있다. 트랜지스터는 절연 또는 반-절연 부분(44)이 패키지 베이스(23)에 인접하거나 패키지 베이스(23)와 접촉하는 상태로 패키지에 직접적으로 탑재될 수 있다. 트랜지스터의 소스 전극(40)은 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속된다. 패키지 베이스(23)는 히트 싱크(27)에 직접적으로 탑재되고, 히트 싱크는 회로 또는 DC 접지(33)에 전기적으로 접속되므로, 패키지 베이스(23) 및 소스 전극(40) 모두가 회로 또는 DC 접지에 전기적으로 접속되는데, 다시 말해, 이들은 접지되거나 DC 접지된다. 게이트 전극(41)은 (표시되지 않은) 패키지의 게이트 리드(21)에 전기적으로 접속되고, 드레인 전극(42)은 (표시되지 않은) 패키지의 드레인 리드(22)에 전기적으로 접속된다. 소스 리드(20)는 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속될 수 있다. 게이트 리드 및 드레인 리드 모두는 패키지 베이스(23)와 전기적으로 절연된다. 로우-사이드 스위치(65)에 포함된 트랜지스터는 고전압 스위칭 트랜지스터일 수 있고, 소스, 게이트, 및 드레인 전극(40-42) 모두는, 각각, 트랜지스터의 최상단에 배치될 수 있다. 일부 구현에서, 트랜지스터는, Ⅲ-N HEMT 또는 HFET와 같은, Ⅲ-N 장치이다. 일부 구현에서, 트랜지스터는 강화-모드 장치이다. 일부 구현에서, 트랜지스터는, 측면 고전압 스위칭 트랜지스터와 같은, 측면 장치이다.
도 8 및 도 9의 어셈블리에서의 하이-사이드 스위치(66)는 제2 패키지로 둘러싸인 제2 트랜지스터를 포함한다. 제2 트랜지스터는 절연 또는 반-절연 부분(44')을 포함할 수 있다. 제2 트랜지스터는 절연 또는 반-절연 부분(44')이 제2 패키지의 패키지 베이스(23')에 인접하거나 패키지 베이스(23')와 접촉하는 상태로 제2 패키지에 직접적으로 탑재될 수 있다. 제2 트랜지스터의 드레인 전극(42')은 제2 패키지의 패키지 베이스(23')에 전기적으로 접속된다. 제2 트랜지스터의 게이트 전극(41')은 (표시되지 않은) 제2 패키지의 게이트 리드(21')에 전기적으로 접속되고, 제2 트랜지스터의 소스 전극(40')은 (표시되지 않은) 제2 패키지의 소스 리드(20')에 전기적으로 접속된다. 일부 구현에서는, 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 소스, 게이트, 및 드레인 전극(40'-42') 모두가, 각각, 트랜지스터의 최상단에 배치되고, 와이어 본드일 수 있는, 커넥터(73)가 드레인 전극(42')을 제2 패키지의 패키지 베이스(23')에 전기적으로 접속시킨다. 다른 구현에서는, 패키징된 트랜지스터에 대해 도 2 내지 도 4에서 표시되었던 바와 같이, 드레인 전극(42')이 소스 및 게이트 전극(40' 및 41'), 각각으로부터, 반도체 바디(43')의 반대쪽에 위치하고, 드레인 전극(42')이 제2 패키지의 패키지 베이스(23')에 직접적으로 탑재된다. 로우-사이드 스위치의 드레인은 (표시되지 않은) 하이-사이드 스위치의 소스에 전기적으로 접속되는데, 이는 제2 패키지의 소스 리드(20')를 제1 패키지의 드레인 리드(22)에 전기적으로 접속시키는 것에 의해 실현될 수 있다. 제2 패키지의 드레인 리드(22')는 제2 패키지의 패키지 베이스(23') 및 (표시되지 않은) DC 고전압 공급 장치 모두에 전기적으로 접속된다. 제2 패키지의 소스 및 게이트 리드 모두는 제2 패키지와 전기적으로 절연된다. 제2 패키지의 패키지 베이스(23')는 패키지 베이스(23')와 히트 싱크(27') 사이에 절연 스페이서(28)가 위치하는 상태로 히트 싱크(27')에 탑재되고, 히트 싱크(27')는 회로 또는 DC 접지(33)에 전기적으로 접속된다. 절연 스페이서(28)는 트랜지스터가 동작하는 동안에 발생되는 열이 트랜지스터로부터 절연 스페이서(28)를 통해 히트 싱크쪽으로 전달되도록 얇게 만들어질 수 있다. 하이 사이드 및 로우 사이드 트랜지스터(66 및 65) 각각은, 도 8 및 도 9에 표시된 바와 같이, 개별 히트 싱크(27' 및 27)에 각각 탑재될 수 있거나, 그들 모두가 (표시되지 않은) 단일 히트 싱크에 탑재될 수 있다. 일부 구현에서, 제2 트랜지스터는, Ⅲ-N HEMT 또는 HFET와 같은, Ⅲ-N 장치 또는 CAVET(current aperture vertical electron transistor)이다. 일부 구현에서, 제2 트랜지스터는 강화-모드 장치이다. 일부 구현에서, 제2 트랜지스터는, 측면 고전압 스위칭 트랜지스터와 같은, 측면 장치인 한편, 다른 구현에서, 그것은 수직 장치이다. 일부 구현에서, 2개 스위치(65 및 66)에 사용되는 트랜지스터는 사실상 유사하거나 동일하다.
도 10은 도 8 및 도 9의 어셈블리를 위한 회로도를 나타내고, 도 11은 양자의 스위치(165 및 166)가 도 2 내지 도 4의 패키징된 트랜지스터 중 하나로 형성되는 하프 브리지를 위한 회로도를 나타낸다. 도 7에서 표시되었고 일부 경우에서는 하프 브리지에 반드시 포함되어야 하는 다이오드(75 및 76)가 이들 회로도에서는 생략되지만 하프 브리지에 포함될 수 있다. 스위치(65/165 및 66/166), DC 접지(33), 및 DC 고전압 공급 장치(38) 이외에, 두 회로 모두는 DC 고전압 공급 장치(38)와 DC 접지 사이에, 커패시터(72)로써 표현되는, 상당한 정전 용량을 포함한다. 커패시터(72)의 정전 용량 값은 하이-사이드 스위치의 패키지 베이스(23')와 히트 싱크(27') 사이의 정전 용량에 의해 주어진다. 이 정전 용량은 상당한데, 하이-사이드 스위치의 패키지 베이스(23')가 상당히 큰 단면적을 갖고DC 접지로부터, 절연 스페이서(28)의 두께인, 짧은 거리만큼 분리되기 때문이다. 그러나, 이 정전 용량이 회로 동작 동안에 어떠한 실질적 EMI도 발생시키지 않는데, 커패시터의 양쪽 전압이 비교적 일정하게 유지되기 때문이다. 커패시터(72)의 상당한 정전 용량은 DC 고전압 공급 장치(38)가 DC 접지에 AC 결합되게 하여, AC 접지로서 거동하는 고전압 공급 장치(38)를 초래하는데, 이것이 회로 동작에 도움이 될 수 있다. 결과적으로, 하이-사이드 스위치의 패키지 베이스(23')는, 그것이 DC 고전압 공급 장치에 전기적으로 접속되므로, AC 접지된다.
도 11의 회로는 로우-사이드 스위치(165)의 드레인 전극과 DC 접지 사이에, 커패시터(82)로써 표현되는 상당한 정전 용량을 포함한다. 앞서 설명된 바와 같이, 상당한 이 정전 용량은 DC 접지에 아주 근접하지만 DC 접지에 전기적으로 접속되는 것은 아닌 로우-사이드 스위치의 패키지 베이스에 기인한다. 도 8 및 도 9의 구성에서는, 로우-사이드 스위치(65)의 패키지 베이스(23)가 DC 접지에 전기적으로 접속되므로, 이 구성에 대해서는 로우-사이드 스위치의 드레인 전극과 DC 접지 사이에 상당한 정전 용량이 존재하지 않는다. 커패시터(82)는 회로 동작 동안에 EMI 또는 공통-모드 EMI 증가를 초래할 수 있다. 따라서, 도 8 및 도 9의 패키지 구성은 스위치(165 및 166)각각이 도 2 내지 도 4의 패키징된 트랜지스터 중 하나로 형성되는 하프 브리지에 비해 좀더 낮은 EMI를 초래할 수 있다.
도 12는 하프 브리지에 대해, 특히 도 2 내지 도 4에 표시된 패키지 구성 중 하나가 2개 스위치 각각에 사용되는 하프 브리지에 비해, 감소된 또는 최소 EMI를 초래할 수 있는, 하프 브리지의 2개 스위치 각각을 위한 다른 패키지 구성을 예시한다. 도 8 및 도 9의 하프 브리지와 마찬가지로, 도 12의 하프 브리지의 스위치 각각은 개별적으로 패키징된다. 도 13은 도 12의 어셈블리에 해당하는 회로도이다. 이번에도 명료화를 위해, 도 12의 어셈블리에 대한 특징 중 일부가 도면에는 표시되지 않지만; 다음에서는 이들 특징이 설명된다. 도 12의 어셈블리에서, 로우-사이드 스위치(65)를 위한 패키지 구성은 도 8 및 도 9의 로우-사이드 스위치를 위해 설명된 것과 동일하다. 그러나, 하이-사이드 스위치(266)는 다르게 구성된다.
하이-사이드 스위치(266)는 이번에도 제2 패키지로 둘러싸인 제2 트랜지스터를 포함하는데, 제2 트랜지스터는 절연 또는 반-절연 기판일 수 있는 절연 또는 반-절연 부분(44')을 포함한다. 제2 트랜지스터는 절연 또는 반-절연 부분(44')이 제2 패키지의 패키지 베이스(23')에 인접하거나 패키지 베이스(23')와 접촉하는 상태로 제2 패키지에 직접적으로 탑재된다. 소스, 게이트, 및 드레인 전극(40'-42') 모두는, 각각, 트랜지스터의 최상단, 즉, 패키지 베이스(23')에 반대되는 쪽에 배치된다. 소스 전극(40')은 (표시되지 않은) 제2 패키지의 소스 리드에 전기적으로 접속되고, 게이트 전극(41')은 (표시되지 않은) 제2 패키지의 게이트 리드에 전기적으로 접속되며, 드레인 전극(42')은 (표시되지 않은) 제2 패키지의 드레인 리드에 전기적으로 접속된다. 제2 트랜지스터의 소스, 게이트, 및 드레인 전극 모두는 제2 패키지의 패키지 베이스(23')와 전기적으로 절연된다. 제2 패키지의 소스, 게이트, 및 드레인 리드 모두는 (표시되지 않은) 제2 패키지의 패키지 베이스(23')와 전기적으로 절연된다. 제2 패키지의 패키지 베이스(23')는 직접적으로 히트 싱크(27')에 탑재되고, 히트 싱크는 회로 또는 DC 접지(33)에 전기적으로 접속됨으로써, 패키지 베이스(23')가 DC 접지에 전기적으로 접속될 수 있다. 이번에도, 하이 사이드 및 로우 사이드 트랜지스터(266 및 65) 각각은, 도 12에 표시된 바와 같이, 개별 히트 싱크(27' 및 27)에 각기 탑재될 수 있거나, 그들 모두가 (표시되지 않은) 단일 히트 싱크에 탑재될 수 있다. 일부 구현에서는, 히트 싱크(27/27')에 사실상 전기 전열 재료가 전혀 없다. 로우-사이드 스위치의 드레인은 (표시되지 않은) 하이-사이드 스위치의 소스에 전기적으로 접속되는데, 이는 제2 패키지의 소스 리드를 제1 패키지의 드레인 리드에 전기적으로 접속시키는 것에 의해 실현될 수 있다. 제2 패키지의 드레인 리드는 (표시되지 않은) DC 고전압 공급 장치에 전기적으로 접속된다.
일부 구현에서, 도 12의 제2 트랜지스터는, Ⅲ-N HEMT 또는 HFET와 같은, Ⅲ-N 장치이다. 일부 구현에서, 제2 트랜지스터는 강화-모드 장치이다. 일부 구현에서, 제2 트랜지스터는, 측면 고전압 스위칭 트랜지스터와 같은, 측면 장치이다. 일부 구현에서는, 2개 스위치(65 및 66)에 사용되는 트랜지스터가 상당히 유사하거나 동일하다.
도 13의 회로도에서 알 수 있는 바와 같이, 도 12의 어셈블리에는 도 11의 도면에 의해 묘사되는 회로에서 좀더 높은 EMI를 초래하였던 커패시터(82)가 없는데, 도 12에서는 로우-사이드 트랜지스터의 패키지 베이스(23)가 회로 또는 DC 접지에 전기적으로 접속되기 때문이다. 따라서, 회로 동작 동안에 낮은 EMI가 실현될 수 있다. 하이 사이드 스위치(266)의 구성 때문에 DC 고전압 공급 장치와 접지 사이에 상당한 정전 용량(즉, 커패시터(72))이 존재하지 않으므로, DC 고전압 공급 장치(38) 및 회로 또는 DC 접지(33)는 DC 고전압 공급 장치(38)가 AC 접지임을 보장하기 위해 개별 커패시터와 결합되어야 할 수 있다. 추가적으로, 도 12에서는 제2 패키지의 패키지 베이스(23')와 히트 싱크(27') 사이에 절연 스페이서가 존재하지 않으므로, 회로 동작 동안에 발생되는 열이 다른 하프 브리지 어셈블리에서보다 도 12의 어셈블리에 대해 좀더 쉽게 소멸될 수 있다.
도 14는 하프 브리지의 양 트랜지스터 모두를 둘러쌀 수 있는 단일 패키지를 나타낸다. 단일 패키지는, 다음에서 설명되는 바와 같이, 커패시터와 같은, 다른 장치도 둘러쌀 수 있다. 따라서, 단일 패키지는, 패키지로 둘러싸인 장치와 함께, 단일 전자 부품을 형성할 수 있다. 단일 패키지는 전도 재료, 즉, 전도성 구조 부분으로 형성된 패키지 베이스(23), 절연 재료로 형성된 케이스(24), 제1 게이트 리드(91), 제1 드레인 리드(92), 제2 게이트 리드(93), 제2 드레인 리드(94), 및 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속되는 제1 소스 리드(90)를 포함한다. 패키지 베이스(23)는, 패키지 베이스(23)와 히트 싱크(27)가 전기적으로 그리고 열적으로 접촉하도록 히트 싱크(27)에 직접적으로 탑재될 수 있다. 히트 싱크(27)는 회로 또는 DC 접지일 수 있거나, 회로 또는 DC 접지에 전기적으로 접속될 수 있고, 그 결과 히트 싱크(27)는 접지된다.
도 15 및 도 16은 도 14의 단일 패키지로 둘러싸인 2개 트랜지스터에 대한 구성을 나타낸다. 이번에도 명료화를 위해, 도 15 및 도 16의 트랜지스터 구성의 특징 중 일부가 도면에는 표시되지 않지만; 다음에서는 이들 특징이 설명된다. 도 15를 참조하면, 로우-사이드 및 하이-사이드 스위치(365 및 366)는, 각각, 절연 또는 반-절연 기판과 같은, 절연 또는 반-절연 부분(44/44')을 각각 포함할 수 있는 양자의 트랜지스터이다. 트랜지스터 양자는, 소스, 게이트, 및 드레인 전극(40-42 또는 40'-42')을, 각각, 포함하는, Ⅲ-N HEMT와 같은, 측면 장치일 수 있다. 트랜지스터는 고전압 스위칭 트랜지스터일 수 있다. 트랜지스터 양자는 절연 또는 반-절연 부분(44/44')이 패키지 베이스(23)에 인접하거나 패키지 베이스(23)와 접촉하는 상태로 패키지 베이스(23)에 직접적으로 탑재될 수 있다. 로우-사이드 스위치(65)의 소스(40)는 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속됨으로써, 소스(40)가 (도 14에 표시된) 패키지의 제1 소스 리드(90)에 전기적으로 접속되는 결과를 초래한다. 로우-사이드 스위치(365)의 게이트(41)는 (표시되지 않은) 패키지의 제1 게이트 리드(91)에 전기적으로 접속된다. 하이-사이드 스위치(366)의 게이트(41')는 (표시되지 않은) 패키지의 제2 게이트 리드(93)에 전기적으로 접속된다. 하이-사이드 스위치(66)의 드레인(42')은 (표시되지 않은) 패키지의 제2 드레인 리드(94)에 전기적으로 접속된다. 로우-사이드 스위치(365)의 드레인(42) 및 하이-사이드 스위치(366)의 소스(40') 모두는 (표시되지 않은) 패키지의 제1 드레인 리드(92)에 전기적으로 접속된다. 따라서, 로우-사이드 스위치(365)의 드레인(42) 및 하이-사이드 스위치(366)의 소스(40')는 서로 전기적으로 접속된다.
하이-사이드 스위치(366)의 드레인(42')은 커패시터(76)의 단자에도 전기적으로 접속될 수 있는데, 커패시터(76)는 드레인(42')에 접속된 단자의 반대쪽 단자가 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속되는 상태로 패키지에 탑재될 수 있다. 커패시터(76)는 도 10의 회로도에 표시된 커패시터(72)와 동일한 목적으로 사용될 수 있다. 도 15의 구성은, 특히 2개 트랜지스터 각각이 자신의 패키지로 둘러싸이는 구성에 비해, 하프 브리지의 제조 프로세스를 간략하게 할 수 있다. 추가적으로, 패키지에 커패시터(76)를 포함시키는 것은 회로 AC 접지(도 10의 33 및 38)와 출력 노드(도 10의 78) 사이의 기생 인덕턴스를 감소시킬 수 있다.
도 16의 구성은, 2개의 트랜지스터(365' 및 366')가 절연 또는 반-절연 기판과 같은 공통의 절연 또는 반-절연 부분(44)에 형성되고 2개의 트랜지스터가 공통의 활성 장치층(43;common active device layer)을 공유할 수 있다는 점을 제외하면, 도 15의 구성과 유사하다. 로우-사이드 스위치의 드레인 및 하이-사이드 스위치의 소스도 단일 전극(96)으로 형성될 수 있다. 트랜지스터 양자가, Ⅲ-N HEMT와 같은, 측면 장치일 수 있다. 트랜지스터는 고전압 스위칭 트랜지스터일 수 있다. 트랜지스터는 공통의 절연 또는 반-절연 부분(44)이 패키지 베이스(23)에 인접하거나 패키지 베이스(23)와 접촉하는 상태로 패키지 베이스(23)에 직접적으로 탑재될 수 있다. 로우-사이드 스위치의 소스(40)는 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속될 수 있는데, 이는 소스(40)가 패키지의 제1 소스 리드(90)에 전기적으로 접속되는 결과를 초래한다(도 14 참고). 로우-사이드 스위치의 게이트(41)는 (접속이 표시되지 않은) 패키지의 제1 게이트 리드(91)에 전기적으로 접속될 수 있다. 하이-사이드 스위치의 게이트(41')는 (접속이 표시되지 않은) 패키지의 제2 게이트 리드(93)에 전기적으로 접속될 수 있다. 하이-사이드 스위치의 드레인(42')은 (접속이 표시되지 않은) 패키지의 제2 드레인 리드(94)에 전기적으로 접속될 수 있다. 로우-사이드 스위치의 드레인이자 하이-사이드 스위치의 소스인 전극(96)은 (접속이 표시되지 않은) 패키지의 제1 드레인 리드(92)에 전기적으로 접속될 수 있다. 하이-사이드 스위치의 드레인(42')은 커패시터(76)의 단자에도 전기적으로 접속될 수 있는데, 커패시터(76)는 반대쪽 단자가 패키지 베이스(23)에 전기적으로 접속되는 상태로 패키지에 탑재될 수 있다. 커패시터(76)는 도 9의 회로도에 표시된 커패시터(72)와 동일한 목적으로 기능할 수 있다. 도 14의 구성에 비해, 이 구성은 제조 프로세스를 좀더 간략화할 수 있다.
다수 구현이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 여기에서 설명된 기술 및 장치의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 다른 구현은 다음 청구항의 범위 내에 해당한다.

Claims (45)

  1. 반도체 바디를 포함하는 고전압 스위칭 트랜지스터를 포함하는 전자 부품으로서 - 상기 고전압 스위칭 트랜지스터는 히트 싱크에 전기적으로 접속되는 전도성 패키지 베이스를 포함하는 패키지로 둘러싸임 -,
    상기 고전압 스위칭 트랜지스터는 소스 전극, 게이트 전극, 및 드레인 전극을 포함하고, 이들 모두가 상기 고전압 스위칭 트랜지스터의 상기 반도체 바디의 제1 면에 위치하며,
    상기 소스 전극은 상기 전도성 패키지 베이스에 전기적으로 접속되며,
    상기 반도체 바디는 상기 전도성 패키지 베이스 위에 있고,
    절연 또는 반-절연 부분이, 상기 반도체 바디와 상기 전도성 패키지 베이스 사이에 있고, 또한 상기 반도체 바디와 상기 전도성 패키지 베이스에 직접 접속되는, 전자 부품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 스위칭 트랜지스터는 Ⅲ-N 트랜지스터인 전자 부품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고전압 스위칭 트랜지스터는 측면 장치인 전자 부품.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고전압 스위칭 트랜지스터는 절연 또는 반-절연 기판을 포함하는 전자 부품.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고전압 스위칭 트랜지스터는 300V 이상의 바이어스에서 동작하도록 구성되는 전자 부품.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고전압 스위칭 트랜지스터는 인핸스먼트 방식(enhancement mode) 트랜지스터인 전자 부품.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전도성 패키지 베이스는 회로 접지 또는 DC 접지에 전기적으로 접속되는 전자 부품.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 절연 또는 반-절연 부분은 절연 또는 반-절연 기판인 전자 부품.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 스위칭 트랜지스터는 상기 절연 또는 반-절연 부분이 상기 전도성 패키지 베이스에 인접하거나 상기 전도성 패키지 베이스와 접촉하는 상태로 상기 전도성 패키지 베이스의 바로 위에 탑재되는 전자 부품.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전자 부품의 총 출력 전력에 대한 상기 전자 부품의 동작 동안에 발생되는 EMI 전력의 제1 비율은 제2 전자 부품의 총 출력 전력에 대한 상기 제2 전자 부품의 동작 동안에 발생되는 EMI 전력의 제2 비율 미만이고, 상기 제2 전자 부품은, 드레인 전극이 상기 제2 전자 부품의 전도성 패키지 베이스에 전기적으로 접속되는 고전압 스위칭 트랜지스터를 포함하며, 상기 제2 전자 부품의 상기 전도성 패키지 베이스는 절연 스페이서에 의해 회로 접지 또는 DC 접지와 분리되는 전자 부품.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전자 부품의 총 출력 전력에 대한 상기 전자 부품의 동작 동안에 발생되는 스위칭 전력 손실의 제1 비율은 제2 전자 부품의 총 출력 전력에 대한 상기 제2 전자 부품의 동작 동안에 발생되는 스위칭 전력 손실의 제2 비율 미만이고, 상기 제2 전자 부품은, 드레인 전극이 상기 제2 전자 부품의 전도성 패키지 베이스에 전기적으로 접속되는 고전압 스위칭 트랜지스터를 포함하며, 상기 제2 전자 부품의 상기 전도성 패키지 베이스는 절연 스페이서에 의해 회로 접지 또는 DC 접지와 분리되는 전자 부품.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    상기 절연 또는 반-절연 부분은 심(shim) 또는 웨이퍼-레벨 심인 전자 부품.
  18. 제17항의 상기 전자 부품을 형성하는 방법으로서,
    반도체 웨이퍼 상에 반도체 바디를 형성하는 단계;
    상기 반도체 웨이퍼를 상기 심 또는 웨이퍼-레벨 심에 부착하는 단계; 및
    상기 반도체 웨이퍼를 절단(dicing)하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패키지는 게이트 리드, 소스 리드, 및 드레인 리드를 더 포함하고, 상기 드레인 리드는 상기 게이트 리드와 상기 소스 리드 사이에 위치하는 전자 부품.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패키지는 게이트 리드, 소스 리드, 및 드레인 리드를 더 포함하고, 상기 소스 리드는 상기 게이트 리드와 상기 드레인 리드 사이에 위치하는 전자 부품.
  21. 히트 싱크에 전기적으로 접속되는 제1 전도성 패키지 베이스를 포함하는 제1 패키지로 둘러싸인, 반도체 바디를 포함하는 제1 트랜지스터 - 상기 반도체 바디는 상기 전도성 패키지 베이스 위에 있고, 절연 또는 반-절연 부분이, 상기 반도체 바디와 상기 전도성 패키지 베이스 사이에 있고, 또한 상기 반도체 바디와 상기 전도성 패키지 베이스에 직접 접속됨 -; 및
    제2 전도성 패키지 베이스를 포함하는 제2 패키지로 둘러싸인 제2 트랜지스터
    를 포함하는 어셈블리로서,
    상기 제1 트랜지스터의 소스는 상기 제1 전도성 패키지 베이스에 전기적으로 접속되고 상기 제2 트랜지스터의 드레인은 상기 제2 전도성 패키지 베이스에 전기적으로 접속되는 어셈블리.
  22. 제1 소스를 포함하고 제1 패키지로 둘러싸인, 반도체 바디를 포함하는 제1 트랜지스터 - 상기 제1 패키지는 히트 싱크에 전기적으로 접속되는 제1 전도성 패키지 베이스를 포함하고, 상기 반도체 바디는 상기 전도성 패키지 베이스 위에 있고, 절연 또는 반-절연 부분이, 상기 반도체 바디와 상기 전도성 패키지 베이스 사이에 있고, 또한 상기 반도체 바디와 상기 전도성 패키지 베이스에 직접 접속됨 -, 및
    제2 소스 및 제2 드레인을 포함하는 제2 트랜지스터 - 상기 제2 트랜지스터는 제2 전도성 패키지 베이스를 포함하는 제2 패키지로 둘러싸임 -
    를 포함하는 어셈블리로서,
    상기 제1 소스는 상기 제1 전도성 패키지 베이스에 전기적으로 접속되고, 상기 제2 소스는 상기 제2 전도성 패키지 베이스와 전기적으로 절연되며, 상기 제2 드레인은 상기 제2 전도성 패키지 베이스와 전기적으로 절연되는 어셈블리.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 또는 상기 제2 트랜지스터는 고전압 스위칭 트랜지스터인 어셈블리.
  24. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 제1 전도성 패키지 베이스 또는 상기 제2 전도성 패키지 베이스는 히트 싱크의 바로 위에 탑재되고 상기 히트 싱크에 전기적으로 접속되는 어셈블리.
  25. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 제1 전도성 패키지 베이스 또는 상기 제2 전도성 패키지 베이스는 회로 접지 또는 DC 접지에 전기적으로 접속되는 어셈블리.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 제2 전도성 패키지 베이스는 DC 고전압 공급 장치에 전기적으로 접속되는 어셈블리.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제2 전도성 패키지 베이스는 절연 스페이서에 의해 회로 접지 또는 DC 접지와 분리되는 어셈블리.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제2 전도성 패키지 베이스와 상기 회로 접지 또는 상기 DC 접지 사이의 정전 용량은 상기 제2 전도성 패키지 베이스를 AC 접지되게 하는 어셈블리.
  29. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터의 드레인은 상기 제2 트랜지스터의 소스에 전기적으로 접속되는 어셈블리.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는 로우-사이드(low-side) 스위치이고 상기 제2 트랜지스터는 하이-사이드(high-side) 스위치인 어셈블리.
  31. 제21항 또는 제22항 중 어느 하나의 상기 어셈블리를 포함하는 하프 브리지.
  32. 제31항의 상기 하프 브리지를 복수개 포함하는 브리지 회로.
  33. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 또는 상기 제2 트랜지스터는 Ⅲ-N 트랜지스터인 어셈블리.
  34. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 또는 상기 제2 트랜지스터는 측면 장치인 어셈블리.
  35. 제1 소스 및 제1 드레인을 포함하고, 반도체 바디를 포함하는 제1 트랜지스터,
    제2 소스 및 제2 드레인을 포함하는 제2 트랜지스터, 및
    전도성 패키지 베이스를 포함하는 단일 패키지 - 상기 패키지는 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터 모두를 둘러쌈 -
    를 포함하는 전자 부품으로서,
    상기 제1 소스는 상기 전도성 패키지 베이스에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 드레인은 상기 제2 소스에 전기적으로 접속되고, 상기 반도체 바디는 상기 전도성 패키지 베이스 위에 있고, 절연 또는 반-절연 부분이, 상기 반도체 바디와 상기 전도성 패키지 베이스 사이에 있고, 또한 상기 반도체 바디와 상기 전도성 패키지 베이스에 직접 접속되며,
    상기 제2 드레인은 커패시터의 제1 단자에 전기적으로 접속되고, 상기 커패시터의 제2 단자는 상기 전도성 패키지 베이스에 전기적으로 접속되는 전자 부품.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 또는 상기 제2 트랜지스터는 Ⅲ-N 트랜지스터인 전자 부품.
  37. 제35항 또는 제36항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는 공통 기판을 공유하는 전자 부품.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 기판은 절연 또는 반-절연 기판인 전자 부품.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 제1 드레인 및 상기 제2 소스는 단일 전극으로 형성되는 전자 부품.
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 제35항 또는 제36항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 또는 상기 제2 트랜지스터는 고전압 스위칭 트랜지스터인 전자 부품.
  43. 제35항 또는 제36항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터 또는 상기 제2 트랜지스터는 측면 장치인 전자 부품.
  44. 제35항 또는 제36항에 있어서,
    상기 패키지는 제1 소스 리드, 제1 게이트 리드, 제1 드레인 리드, 제2 게이트 리드, 및 제2 드레인 리드를 포함하는 전자 부품.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는 제1 게이트를 더 포함하고, 상기 제2 트랜지스터는 제2 게이트를 더 포함하며, 상기 전도성 패키지 베이스는 제1 소스 리드에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 게이트는 상기 제1 게이트 리드에 전기적으로 접속되며, 상기 제2 게이트는 상기 제2 게이트 리드에 전기적으로 접속되고, 상기 제2 드레인은 상기 제2 드레인 리드에 전기적으로 접속되며, 상기 제1 드레인 및 상기 제2 소스 모두는 상기 제1 드레인 리드에 전기적으로 접속되는 전자 부품.
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